विस्थापन प्रतिक्रियाएं: सरल, दोहरा और उदाहरण - रसायन विज्ञान - 2025

विस्थापन प्रतिक्रियाओं उन सभी जिसमें एक रासायनिक प्रजातियों एक यौगिक के भीतर किसी अन्य के लिए यात्रा कर रहे हैं। यह विस्थापन सरल या दोहरा हो सकता है, जिसमें पहले एक में यह भिन्न होता है यह एक ऐसा तत्व है जो विस्थापित होता है, जबकि दूसरे में दो यौगिकों के बीच "जोड़े" का परिवर्तन होता है।

इस प्रकार की प्रतिक्रियाएं केवल कुछ शर्तों के तहत ही संभव हैं: प्रजातियों में से एक में शून्य की ऑक्सीकरण संख्या होनी चाहिए या सभी को आवश्यक रूप से आयनित किया जाना चाहिए। शून्य के ऑक्सीकरण संख्या का क्या अर्थ है? इसका मतलब है कि प्रजाति अपनी प्राकृतिक अवस्था में है।

उपरोक्त दृष्टिकोण का एक बहुत ही निराशाजनक उदाहरण एक तांबे के तार और एक चांदी नाइट्रेट समाधान के बीच की प्रतिक्रिया है। चूँकि तांबा अपनी प्राकृतिक अवस्था में एक धातु है, इसलिए इसकी ऑक्सीकरण संख्या शून्य है; दूसरी ओर, चांदी का वह +1 (Ag ⁺) है, जो नाइट्रेट आयनों (NO ₃ ^-) के साथ मिलकर घुल जाता है ।

धातु इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देते हैं, लेकिन कुछ दूसरों की तुलना में अधिक सक्रिय होते हैं; इसका मतलब यह है कि सभी धातु इतनी आसानी से जंग नहीं करते हैं। क्योंकि तांबा चांदी की तुलना में अधिक सक्रिय है, यह अपने इलेक्ट्रॉनों को इसे दान करता है, इसे इसकी प्राकृतिक अवस्था में कम करता है, चांदी की सतह के रूप में परिलक्षित होता है जो तांबे के तार (ऊपर की छवि) को कवर करता है।

विस्थापन प्रतिक्रियाएँ

सरल

हाइड्रोजन और धातुओं का विस्थापन

शीर्ष छवि गतिविधि के घटते क्रम में एक कॉलम दिखाती है, जो हाइड्रोजन अणु को उजागर करती है। जो धातुएं इसके ऊपर हैं, वे इसे गैर-ऑक्सीकरण वाले एसिड (एचसीएल, एचएफ, एच ₂ एसओ ₄, आदि) में विस्थापित करने में सक्षम होंगे, और जो नीचे हैं वे बिल्कुल भी प्रतिक्रिया नहीं करेंगे।

साधारण विस्थापन प्रतिक्रिया को निम्नलिखित सामान्य समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

ए + बीसी => एबी + सी

एक विस्थापन C, जो H ₂ अणु या कोई अन्य धातु हो सकता है। यदि H ₂ का निर्माण H ⁺ आयनों (2H ⁺ + 2e ^- => H ₂) की कमी से होता है, तो प्रजातियों A को - द्रव्यमान और ऊर्जा के संरक्षण के कारण - इलेक्ट्रॉनों को प्रदान करना चाहिए: इसे ऑक्सीकरण करना चाहिए।

दूसरी ओर, यदि A और C धात्विक प्रजातियां हैं, लेकिन C अपनी प्राकृतिक अवस्था में आयनिक रूप (M ⁺) और A में है, तो विस्थापन प्रतिक्रिया तभी होगी जब A, C से अधिक सक्रिय होगा, उत्तरार्द्ध को मजबूर करेगा। इलेक्ट्रॉनों को अपनी धातु अवस्था (M) में घटाना स्वीकार करना।

हलोजन के साथ विस्थापन

उसी तरह, हैलोजेन (एफ, सीएल, ब्र, आई, एट) एक-दूसरे के साथ आगे बढ़ सकते हैं लेकिन गतिविधियों की एक और श्रृंखला का अनुसरण कर सकते हैं। इनके लिए, समूह 7A (या 17) के माध्यम से एक उतरते ही गतिविधि घट जाती है: I

उदाहरण के लिए, निम्न प्रतिक्रिया स्वाभाविक रूप से होती है:

F ₂ (g) + 2NaI (ac) => 2NaF (ac) + I ₂ (s)

हालाँकि, यह अन्य कारणों के लिए किसी भी उत्पाद का उत्पादन नहीं करता है:

I ₂ (s) + NaF (ac) => X

उपरोक्त समीकरण में X का अर्थ है कि कोई प्रतिक्रिया नहीं है।

इस ज्ञान के साथ, यह भविष्यवाणी की जा सकती है कि शुद्ध तत्वों के साथ हलोजन लवण का कौन सा मिश्रण उत्पादों का उत्पादन करता है। एक महामारी के रूप में, आयोडीन (एक वाष्पशील ठोस) किसी भी अन्य हैलोजेन को विस्थापित नहीं करता है, लेकिन अन्य इसे आयनिक रूप (Na ⁺ I ^-) में विस्थापित करते हैं ।

दोहरा

डबल विस्थापन प्रतिक्रिया, जिसे मेटास्टेसिस प्रतिक्रिया के रूप में भी जाना जाता है, को निम्नानुसार दर्शाया गया है:

AB + CD => AD + CB

इस बार, न केवल ए विस्थापित सी, बल्कि बी विस्थापित भी डी। इस प्रकार का विस्थापन केवल तब होता है जब घुलनशील नमक समाधान मिश्रित होते हैं और एक अवक्षेपित रूप होते हैं; अर्थात्, AD या CB अघुलनशील होना चाहिए और मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन होना चाहिए।

उदाहरण के लिए, जब केबीआर और एजीएनओ _{3 के} समाधानों को मिलाते हैं, तो चार आयन माध्यम से चलते हैं जब तक कि वे समीकरण के संगत जोड़े नहीं बनाते हैं:

KBr (aq) + AgNO ₃ (aq) => AgBr (s) + KNO ₃ (aq)

Ag ⁺ और Br ^- आयन सिल्वर ब्रोमाइड अवक्षेप बनाते हैं, जबकि K ⁺ और NO ₃ ^- पोटेशियम नाइट्रेट के क्रिस्टल बनाने की व्यवस्था नहीं की जा सकती।

एसिड-बेस न्यूट्रलाइजेशन प्रतिक्रिया

जब एक एसिड एक आधार के साथ बेअसर होता है, तो एक डबल विस्थापन प्रतिक्रिया होती है:

HCl (aq) + NaOH (aq) => NaCl (aq) + H ₂ O (l)

यहां कोई उपसर्ग नहीं बनता है, क्योंकि सोडियम क्लोराइड पानी में बहुत घुलनशील नमक है, लेकिन एक पीएच परिवर्तन होता है, जो 7 के करीब मूल्य को समायोजित करता है।

हालांकि, निम्नलिखित प्रतिक्रिया में, पीएच में परिवर्तन और एक अवक्षेप का गठन एक साथ होता है:

H ₃ PO ₄ (aq) + 3Ca (OH) ₂ => Ca ₃ (PO ₄) ₂ (s) + 3H ₂ O (l)

कैल्शियम फॉस्फेट अघुलनशील है, सफेद ठोस के रूप में अवक्षेपित होता है, जबकि फॉस्फोरिक एसिड कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड के साथ निष्प्रभावी होता है।

उदाहरण

सरल

Cu (s) + 2AgNO ₃ (aq) => Cu (NO ₃) ₂ (aq) + 2AgNO (S)

यह तांबे के तार की छवि प्रतिक्रिया है। यदि आप धातुओं के लिए रासायनिक गतिविधियों की श्रृंखला को देखते हैं, तो आप पाएंगे कि तांबा चांदी से ऊपर है ताकि वह इसे विस्थापित कर सके।

Zn (s) + CuSO ₄ (aq) => ZnSO ₄ (aq) + Cu (s)

इस अन्य प्रतिक्रिया के साथ विपरीत होता है: अब CuSO ₄ का नीला घोल पारदर्शी हो जाता है क्योंकि तांबा धातु के रूप में अवक्षेपित हो जाता है और साथ ही, धात्विक जस्ता घुलनशील जिंक सल्फेट नमक में विघटित हो जाता है।

2Al (s) + 3NiBr ₂ (ac) => 2AlBr ₃ (ac) + 3Ni (s)

फिर, यह प्रतिक्रिया होती है क्योंकि रासायनिक गतिविधियों की श्रृंखला में एल्यूमीनियम निकल से ऊपर है।

Sn (s) + H ₂ SO ₄ (aq) => SnSO ₄ (aq) + H ₂ (g)

यहां टिन हाइड्रोजन को विस्थापित करता है, हालांकि यह श्रृंखला में इसके बहुत करीब है।

2K (s) + 2H ₂ O (l) => 2KOH (aq) + H ₂ (g)

अंत में, जो धातुएं श्रृंखला के उच्चतम भाग में होती हैं, वे इतनी प्रतिक्रियाशील होती हैं कि वे पानी के अणुओं में भी हाइड्रोजन को विस्थापित करती हैं, जिससे एक बहुत ही एक्सोथर्मिक (और विस्फोटक) प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है।

दोहरा

Zn (NO ₃) ₂ (aq) + 2NaOH (aq) => Zn (OH) ₂ (s) + 2NaNO ₃ (aq)

हालांकि आधार किसी भी एसिड को बेअसर नहीं करता है, ओएच ^- आयनों में NO ₃ ^- आयनों की तुलना में Zn ^{2+ के} लिए अधिक आत्मीयता है; इस कारण दोहरा विस्थापन होता है।

Cu (NO ₃) ₂ (aq) + Na ₂ S (aq) => CuS (s) + 2NaNO ₃ (aq)

यह प्रतिक्रिया पिछले एक के समान है, इस अंतर के साथ कि दोनों यौगिक पानी में भंग लवण हैं।

संदर्भ

1. Whitten, डेविस, पेक और स्टेनली। रसायन विज्ञान। (8 वां संस्करण।)। CENGAGE Learning, p 145-150।
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